Robot hàn tự động

ii

LIăCAMăĐOAN

Tôi cam đoan đơy lƠ công trình nghiên cu ca tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn lƠ trung thực vƠ cha từng đc ai
công bố trong bất kỳ công trình nƠo khác.
1
(Ký tên vƠ ghi rõ họ tên)


Phan Vân Hoàn















iii

LIăCMăT











  , 












,  , , 
. 

























:




, p, - 
p.MCM 

































.





, 



 








, , 



























.













cho t




















.


   



















.




 ,  








.



Phan Vân Hoàn

iv

TịMăTT
Theo đƠ phát trin nhanh chóng ca khoa học, Robot ngƠy cƠng đc sử
dng phổ biến hn trong sản xuất cũng nh trong đi sống ca con ngi. Robot đƣ
chiếm mt vị trí quan trọng khó có th thay thế đc, nó giúp con ngi lƠm việc
với năng suất cao vƠ trong các điều kiện khó khăn, nguy him… Lĩnh vực Robot di
đng đang ngƠy cƠng chiếm đc nhiều sự quan tơm ca các nhƠ nghiên cu vƠ xƣ
hi. Từ thực tế đó, việc xơy dựng các b điều khin cho Robot di đng đƣ tr nên
mt yêu cầu thiết yếu. BƠi toán di đng bám tng( wall-following problem) lƠ mt
trong các bƠi toán thng gặp trong Robot di đng vƠ nó đƣ đc giải theo nhiều
cách khác nhau. Trong luận văn “Robot hƠnătăđng” đc thực hiện từ 6/2010
đến tháng 9/2011 ti trng đi học S Phm Kỹ Thuật Tp.HCM, bài toán Robot di
đng bám tng đc giải quyết bằng môt b điều khin phi tuyến dựa trên tiêu
chuẩn ổn định ca Lyapunov. Luận văn đƣ thiết kế vƠ kim chng b điều khin nƠy
thông qua kết quả mô phỏng vƠ kết quả thực nghiệm trên Robot hƠn tự đng.

ABSTRAC
Nowaday, Robot is widely used in industry and human life.It has taken an
important part and hardly to be replaced, it helps human to increase the yield and to
work in dangerous or difficult conditions. The field of Moving-Robot has attracteda
lot of attention of researchers and society. From the fact of that, designing the
controllers of Moving-Robot has became an important problem. Wall-following
problem is one of the problems of Moving-Robot and it was solved by different
ways. In this thesis ắautomaticweldingă Robot”, which was done from 6/2010 to
9/2011 at technical education university, the Wall-following problem of Moving-
Robot was solved by the nonlinear controller based on Lyapunov theorem. This

controller was designed and tested by simulation results and experimental result of
real system called automaticwelding Robot.

v

MCăLC
Trang tựa TRANG
Quyết định giao đề tƠi
Lý lịch cá nhơn i
Li cam đoan ii
Cảm t iii
Tóm tắt iv
Mc lc v
Danh sách các hình vii
Danh sách các bảng ix
Chngă1.ăTNGăQUANă 1
1.1ăTngăquanăchungăvălƿnhăvcănghiênăcu,ăcácăktăquănghiênăcuătrongă
vƠăngoƠiăncăđƣăcôngăb. 1
1.1.1 Tổng quan chung về Robot, Mobile Robot 1
1.1.2 Các kết quả nghiên cu trong vƠ ngoƠi nớc đƣ công bố 12
1.2ăMcătiêu,ăkháchăthăvƠăđiătngănghiênăcu 12
1.3ăNhimăvăcaăđătƠiăvƠăphmăviănghiênăcu 12
1.4ăPhngăphápănghiênăcu 13
Chngă2.ăLụăTHUYTă 14
2.1 Phầnăcng 14
2.1.1 Các loi đế di chuyn 14
2.1.1.1 Robot tự hƠnh di chuyn bằng chân 14
2.1.1.2 Robot tự hƠnh di chuyn bằng bánh 15
2.1.2B phận xử lý trung tơm – Pic16F877A 18
2.2ăPhầnămm 19

2.2.1Các khơu chính trong hot đng ca Mobile Robot 19
2.2.2Định lý ổn định th 2 ca Lyapunov 20
2.3ăLýăthuytăhƠnătăđng 22
Chngă3. THITăKăBăĐIUăKHIN 25
3.1 Vấnăđăcầnăgiiăquyt 25
3.2ăPhơnătíchăđaăraăgiiăpháp 25
vi

3.3ăThităkăbăđiuăkhin 26
3.4ăĐoălngăsaiăs 31
Chngă4. KTăQUăMỌăPHNG 32
4.1 GiiăthiuăvăchngătrìnhămôăphngăvƠăcáchăbătríămôăphng 32
4.2Môăphngătheoăbẳngăsăliuă4.1 36
4.3Môăphngătheoăbẳngăsăliuă4.2 37
4.4Môăphngătheoăbẳngăsăliuă4.3 38
4.5Môăphngătheoăbẳngăsăliuă4.4 38
4.6Môăphngătheoăbẳngăsăliuă4.5 39
4.7Môăphngătheoăbẳngăsăliuă4.6 39
4.8GiiăthíchăvƠănhnăxétăktăquămôăphng 41
Chngă5. THITăKăROBOT 43
5.1 Thităkăphầnăcng 43
5.1.1 B phận cảm biến 43
5.1.1.1 Cảm biến đo góc 43
5.1.1.2 Cảm biến đo khoảng cách 44
5.1.2 Mch điều khin 45
5.1.3 Mch công suất 46
5.1.4 Đế di chuyn 47
5.1 ThităkăchngătrìnhăchoăRobot 47
Chngă6. KTăQUăTHCăNGHIM 49
6.1 Giiăthiu 49

6.2Ktăquăthcănghim 50
6.2.1 Thực nghiệm với quỹ đo tròn 50
6.2.2 Thực nghiệm với quỹ đo cong ngẫu nhiên 51
6.2.3 Thực nghiệm khả năng vt qua đim kỳ dị trên quỹ đodi chuyn 52
Chngă7. KTăLUN 53
7.1 Nhngăktăquăđtăđc 53
7.2HnăchăcaăđătƠiă 53
7.3HngăphátătrinăcaăđătƠi 53
TĨIăLIUăTHAMăKHO 54
PHăLC 55
vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Hình 1.1: Robot hƠn ca KUKA vƠ Robot song song Delta 1
Hình 1.2: Robot lau chùi BR 700 7
Hình 1.3: Robot hot đng dới nớc ROV Tiburon 7
Hình 1.4: Robot kim tra ống dẫn dầu 7
Hình 1.5: Robot tự hƠnh Sojourner 8
Hình 1.6: Robot Plustech 8
Hình 1.7: Robot Pioneer 8
Hình 1.8: Robot AGV 9
Hình 1.9: Robot Helpmate 9
Hình 1.10: RobotKheppera 10
Hình 1.11: Robot đi b giống ngi ca hƣng Honda 10
Hình 1.12: RobotSwords 10
Hình 1.13: RobotPioneer 11
Hình 1.14: RobotB21 11
Hình 1.15: RobotAlice 11

Hình 2.1: Robot di chuyn bằng chơn 14
Hình 2.2: Ký hiệu ca các loi bánh xe 15
Hình 2.3: Robot di chuyn bằng bánh 15
Hình 2.4: Cấu trúc Pic 16F877A 18
Hình 2.5: Sđồcấutrúchot đng ca Mobile Robot 20
Hình 2.6: Minh họa hàm Lyapunov 21
Hình 2.7: Ví d minh họa đinh lý Lyapunov 21
Hình 3.1: Mô hình Robot hàn 25
Hình 3.2: Mô hình bƠi toán di chuyn ca Robot hàn 26
Hình 3.3: Tìm quan hệ giữa (

)và ( 

) với d và  28
viii

Hình 3.4: Tính toán sai số e = [e
1
, e
2
]
T
trên thực tế 31
Hình 4.1: Giao diện chng trình mô phỏng 32
Hình 4.2: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.1 với quỹ đo đng thẳng 36
Hình 4.3: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.1 với quỹ đo cung lồi 36
Hình 4.4: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.1 với quỹ đo cung lõm 37
Hình 4.5: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.2 với quỹ đo cung lồi 37
Hình 4.6: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.3 với quỹ đo cung lồi 38
Hình 4.7: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.4 với quỹ đo cung lồi 38

Hình 4.8: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.5 với quỹ đo cung lồi 39
Hình 4.9: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.6 với quỹ đo đng thẳng 39
Hình 4.10: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.6 với quỹ cung lồi 40
Hình 4.11: Kết quả mô phỏng theo bảng 4.6 với quỹ cung lõm 40
Hình 4.12: Giải thích kết quả mô phỏng 41
Hình 5.1: S đồ khối Robot hƠn tự đng 43
Hình 5.2: Cảm biến đo góc 44
Hình 5.3: Cảm biến đo khoảng cách 44
Hình 5.4: S đồ nguyên lý ca mch điều khin 45
Hình 5.5: Mch công suất 46
Hình 5.6: Đế di chuyn 47
Hình 5.7: Lu đồ giải thuật Robot hƠn tự đng 48
Hình 6.1: Thực nghiệm Robot di chuyn theo quỹ đo tròn 50
Hình 6.2: Thực nghiệm Robot di chuyn theo quỹ đo cong ngẫu nhiên 51
Hình 6.3: Thực nghiệm khả năng vt qua đim kỳ dị trên quỹ đodi chuyn 52







ix

DANHăSÁCHăCÁCăBNG

BNGă TRANG
Bngă1.1: Tóm tắt lịch sử phát trin ca Robot 3
Bngă2.1: Các cách bố trí bánh xe ca Robot 16
Bngă4.1: Số liệu mặc định ca Robot 34

Bngă4.2: Số liệu sau khi tăng vr 34
Bngă4.3: Số liệu sau khi tăng k
1
, k
2
 mc đ trung bình 34
Bngă4.4: Số liệu sau khi tăng k
1
, k
2
 mc đ cao nhất 35
Bngă4.5: Số liệu sau khi tăng dr 35
Bngă4.6: Số liệu sau khi thay đổi đim đặt ban đầu ca tơm Robot 35















Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
1

Chngă1
TNGăQUAN

1.1ăTngăquanăchungăvălƿnhăvcănghiênăcu,ăcácăktăquănghiênăcuătrongăvƠă
ngoƠiăncăđƣăcôngăb.ăă
1.1.1ăTngăquanăchungăvăRobot, Mobile Robot.
Khái niệm Robot theo nghĩa chung thng đc hiu đồng nghĩa với khái niệm
tự đng hoá công nghiệp, điều nay chỉ đúng mt phần bi vì: th nhất, Robot chỉ là
mt thành phần trong hệ thống tự đng hoá, th hai lƠ tự thơn việc trình bƠy, miêu
tả Robot trong sinh hot xƣ hi ít nhiều phóng đi.
Những Robot xuất hiện lần đầu tiên  NewYork vƠo ngày 9/10/1922 trong v kịch
“Rossum’s Universal Robot” ca nhƠ son kịch ngi Tiệp Khắc lƠ Karen
Chapek, và từ Robot lƠ mt cách gọi khác ca từ Robota-theo tiếng Tiệp có nghĩa
lƠ công việc lao dịch. Khi đó, Karen Chapek cho rằng Robot lƠ những ngi máy
có khả năng lƠm việc nhng không có khả năng suy nghĩ.
Gần mt thế kỷ tiếp theo, khái niệm Robot đƣ liên tc đc phát trin, đóng góp
thêm bi nhiều nhƠ nghiên cu, nhiều công ty chuyên về lĩnh vực Robot.
NgƠy nay, ngƠnh công nghiệp Robot đƣ đt đc những thƠnh tựu hết sc to lớn.
Những cánh tay Robot (manipulator) chiếm giá trị khoảng 2 tỉ đô la ca ngƠnh công
nghiệp .Những tay máy đc đặt trên mt đế cố định, có th di chuyn với tốc đ
nhanh vƠ chính xác đ thực hiện các công việc có tính chất lặp đi lặp li nh hƠn
hoặc sn (hình 1.1). Trong ngƠnh công nghiệp điện tử, các cánh tay Robot có th
đc sử dng đ lắp ráp linh kiện cho điện thoi di đng vƠ máy tính xách tay với
đ chính xác ca mt siêu nhơn.

Hình 1.1Robot hƠn ca KUKA vƠ Robot song song Delta of SIG Demaurex SA

Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
2

Tuy nhiên, dù đt đc nhiều thƠnh công nhng những Robot công nghiệp trên vẫn
còn mt nhc đim c bản đó lƠ thiếu tính lu đng. Những cánh tay Robot chỉ có
th chuyn đng trong mt khoảng không gian cố định ph thuc vƠo ni nó đc
đặt. Ngc li, những Robot tự hƠnh (MobileRobot) có th di chuyn khắp ni, khả
năng ng dng linh hot lƠm cho nó có th đc sử dng  bất c ni đơu.
RobottựhànhlàloiMobileRobotcókhảnăngtựhotđng, thựcthinhiệm
vmƠkhôngcầnsựcanthiệpcaconngi.Với
nhữngcảmbiến,chúngcókhảnăngnhậnbiếtvềmôitrngxung
quanh.Robottựhànhngàycàngcónhiềuýnghĩatrong cácngành côngnghiệp, thngmi,
ytế,cácngdngkhoahọcvàphcv
đisốngcaconngi.VớisựpháttrincangànhRobothọc, Robottựhànhngày
càngcókhảnănghotđngtrong cácmôi
trngkhácnhau,tùymilĩnhvựcápdngmàchúngcónhiều loikhácnhaunh
Robotsn,Robothàn,Robotcắtcỏ,Robotthám
himđidng,RobotlƠmviệcngoàivũtr.Cùngvới sựphát
trincayêucầutrongthựctế,Robottựhànhtiếptcđaranhững
tháchthcmớichocácnhànghiêncu.
VấnđềcaRobottựhànhlàlàmthếnƠođRobottựhƠnhcó
thhotđng,nhậnbiếtmôitrngvàthựcthicácnhiệmvđềra.
Vấnđềđầutiênlàdichuyn,Robot tựhànhnêndichuynnhthế
nƠovƠccấudichuynnàolàsựlựachọntốtnhất.Điềuhớng là vấnđềcbảntrongnghiên
cuvàchếtoRobottựhành.Trong
hiệphinghiêncuvềRobottựhànhcó2hớngnghiêncukhác nhau:
HớngthnhấtlƠnghiêncuvềRobottựhànhcókhảnăng điềuhớng

tốcđcaonhthôngtinthuđctừcảmbiến,đơylà loiRobotcókhả
nănghotđngmốitrngtrongphòngcũng nhmôi
trngbênngoài.LoiRobotnàyyêucầukhảnăngtính
Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
3

toánđồsvƠđctrangbịcảmbiếncóđnhycao,dảiđolớnđ
cóthđiềukhinRobotdichuyn tốcđcao,trongnhữngmôi trngcóđịahìnhphctp.
Hớng th hai lƠnhằmgiảiquyếtcácvấnđềvềcácloiRobottự
hànhchỉdùngđhotđngtrongmôitrngtrongphòng. Loi
Robottựhànhnàycókếtcấuđngiảnhnloitrên,thực hiện nhữngnhiệmvđngiản.
TómăttălchăsăphátătrinăcaăRobot
Bảng 1.1trình bày tóm tắt quá trình lịch sử hình thƠnh vƠ phát trin ca công nghệ
chế to Robot, và những tác đng ca khoa hoc cũng nh xƣ hi đối với từng thi
kỳ.
Bngă1.1 Tóm tắt lịch sử phát trin ca Robot
Mcă
thiă
gian
NghiênăcuăvƠ
phátătrin
ngădngătrongă
côngănghip
Kăthutăhătr
Cácăyuătă
nhăhởng
1920

Khái niện Robot
xuất hiện trong
tiu thuyết



1940
Phát minh ra cánh
tay máy



1950
Phát sinh khái
niệm Robot thông
minh

Giới thiệu về b
nhớ vòng

1960
Giới thiệu Robot
điều khin bằng
máy tính.
Hot đng nghiên
cu đc tăng
cng.
Phát triên Robot
trong công
nghiệp.

ng dng Robot
 NASA vƠ
NAVY.
Máy tính dùng
transitor.
Giới thiệu vi xử
lý.

1970
Robot có trí thông
Sự bùng nổ lần
Phát trin vi xử lý
Sự hn chế
Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
4

minh nhơn to.
đầu tiên ca
Robot
ca nền kinh
tế.
1980
Chế to ra Robot
đ dùng trong
những việc nguy
him (1983)
Robot công

nghiệp đc ng
dng rng rƣi
Kỹ thuật số vƠ kỹ
thuật quang phát
trin.
Nhu cầu tăng
cng lao
đng.
1990

Giới thiệu về
Robot thông minh
trong sản xuất.
Điều khin logic.
Nghiên cu về
Robot trí thông
minh nhơn to.

Robot gây nên
thất nghiệp

2000

Robot giống con
ngi
Các tiến b về c
khí

2001
Bắt đầu dự án

Swarm-bots.
Swram-bots gồm
nhiều Robot nhỏ
hp li đ thực
hiện mt nhiệm v
chung.



2002
Xuất hiện Robot tự
dò đng Roomba.
Phc v cho việc
lau chùi nhƠ cửa.


2003
Robot quét dọn ti
các bệnh viện, cao
ốc vƠ các trung
tơm thng mi
phát trin mnh.

Robot hot đng
hoƠn toƠn tự ch,
xử dng mt hệ
thống cảm biến
đ tránh chớng
ngi vật.
Công ty

Axxon
Robotics mua
li Intellibot
2004
Robot đồ chi
Trong “Dự án


Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
5

Robosapien đc
Mark Tilden thiết
kế vƠ bán ra thị
trng.
Centibots” 100
Robot đc lập lƠm
việc với nhau đ
thực hiện mt bản
đồ ca mt môi
trng không rõ
vƠ tìm kiếm các
đối tng trong
môi trng đó.
2005
Boston Dynamics
to ra mt Robot

thú bốn chân.
Robot di chuyn
bằng chơn đc
ng dng đ
mang vật nặng
trên địa hình xe
c di chuyn khó
khăn.


2006
Talon-Sword, các
Robot thng mi
đầu tiên với súng
phóng lựu vƠ các
tùy chọn vũ khí
tích hp khác đc
phát hành.
Robot Honda
Asimo có khả
năng học chy vƠ
leo lên cầu thang.
ng dng Robot
trong lĩnh vực
quơn sự đc phát
trin mnh.


2007
HƠng lot Robot

đc chế to ra đ



Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
6

ng dng trong
sinh hot, bệnh
viện vƠ quơn sự
Ví d : Kiva,
Speci-Minder ,
Tug
2008
Boston Dynamics
phát hƠnh đon
phim video ca
mt thế hệ mới
BigDog
BigDog có th đi
trên địa hình băng
giá vƠ phc hồi sự
cơn bằng ca nó
trên mặt nớc đá.


2010

Nhật Bản chế
toRobot cu h
QUINCE.
QUINCE có th
tìm kiếm ngi
sống sót trong
đống đổ nát và
cung cấp nớc,
thực phẩm hoặc
điện thoi di đng
vƠo khu vực xảy
ra thiên tai.

Tình hình
thiên tai, đng
đất xảy ra
thng xuyên
ti Nhật.

MtăsăMobileăRobot niătingătrênăthăgii:
Robot tự hƠnh có th lƠm việc đc  những môi trng nguy him vƠ không thuận
li cho con ngi, thậm chí lƠ  sao Hỏa; đc sử dng  nhiều lĩnh vực khác nhau
nh nghiên cu, giáo dc, y tế, quơn sự…

Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
7

Hình 1.2Robot lau chùi BR 700 đc công ty KarcherInc ca Đc chế to vƠ bán.
Robot nƠy di định hớng đc nh mt hệ thống định vị phc tp vƠ la bƠn.
.

Hình 1.3Robot hot đng dới nớc ROV Tiburon, Robot nƠy đc MBARI sử
dng trong việc nghiên cu đáy bin sơu vƠ nó có khả năng hot đng đc lập cao.

Hình 1.4Robot kim tra ống dẫn dầu, đim đặc biệt ca Robot nƠy lƠ có mt
camera với khả năng phóng lớn vƠ cảm biến tự đng điều chỉnh góc quan sát ca
camera (). © Sedirep / EPFL
Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
8


Hình 1.5Robot tự hƠnh Sojourner đc sử dng đ khám phá sao Hỏa mùa hè năm
1997. Nó đc điều khin hoƠn toƠn từ trái đất. Tuy nhiên, các b cảm biến cho
phép nó phát hiện ra các vật
cản(

Hình 1.6Plustech là Robot lƠm việc đi bằng chơn đầu tiên đc phát trin. Nó đc
thiết kế đ mang g ra khỏi rừng. Sự phối hp giữa các chơn đc thực hiện tự
đng, nhng việc tìm đng đi thì vẫn đc quyết định bi ngi điều khin trên
Robot.

Hình 1.7Robot Pioneer đc thiết kế đ nghiên cu ti Sarcophagus, Chernobyl.
Chngă1

TNGăQUAN

TRANG
9


Hình 1.8 Xe tự hƠnh (autonomous guided vehicle – AGV) mới nhất ca
SWISSLOG đc sử dng đ vận chuyn khối motor từ ni nƠy đến ni khác. Nó
đc dẫn đng bi các dơy điện đặt dới sƠn nhƠ. Đƣ có hƠng nghìn Robot AGV
đc sản xuất đ phc v trong công nghiệp, lƠm việc nhƠ vƠ thậm chí lƠ trong bệnh
viện.

Hình 1.9HELPMATE lƠ mt Robot lƠm công việc vận chuyn trong bệnh viện. Nó
có nhiều b cảm biến đ tự tìm đng đi trong các hƠnh lang. B cảm biến định vị
chính lƠ mt camera gắn phía trên Robot. Nó có th xem các đèn trên trần nhƠ nh
lƠ các tín hiệu hớng dẫn hoặc các mốc định vị ( httt://www.pyxis.com ).
Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
10


Hình 1.10KHEPERA là Robot tự hƠnh nhỏ dùng cho nghiên cu vƠ dy học.
Đng kính ca nó chỉ khoảng 60mm. Nó cho phép gắn thêm nhiều module khác
vƠo nh camera, tay kẹp. Đƣ có hn 700 Robot KHEPERA đc bán ra từ cuối năm
1998. KHEPERA đc sản xuất vƠ phơn phối bi K-Team SA, Thy Sĩ.

Hình 1.11Robot đi b giống ngi ca hƣng Honda.

Hình 1.12Robot SWORDS (Special Weapons Observation Reconnaissance
Detection System) đc sử dng trong quơn đi.
Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
11


Hình 1.13PIONEER lƠ mt Robot tự hƠnh thiết kế theo kiu module với nhiều sự
lựa chọn nh mt tay kẹp hoặc mt camera. Nó đc trang bị mt th viện tìm
đng đi tinh vi ca SRI, Stanford, CA.

Hình 1.14 B21 ca iRobot lƠ mt Robot tự hƠnh tinh vi với 3 b vi xử lý Intel
Pentium on board. Nó có tính năng tìm đng hiệu quả cao nh các b cảm biến đa
dng (

Hình 1.15 Alice lƠ mt trong những Robot tự hƠnh nhỏ nhất. Với kích thớc xấp xỉ
2x2x2 cm, nó có th hot đng liên tc 8 gi vƠ sử dng cảm biến khoảng cách
hồng ngoi, các tua xúc giác hoặc lƠ mt camera nhỏ đ dò đng.
Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
12


1.1.2ăCácăktăquănghiênăcuătrongăvƠăngoƠiăncăđƣăcôngăb.ăă
Do luận văn nƠy tập trung nghiên cu về Robot hƠn tự đng sử dng thuật toán
bám tng đ định vị vƠ tìm đng đi nên trong phần nƠy tôi sẽ giới thiệu các kết

quả nghiên cu đƣ công bố có liên quan đến thuật toán bám tng nƠy:
-Turennout et al., 1992
[5]: dùng cảm biến siêu ơm đ ớc lng khoảng cách
vƠ góc giữa Robot với tng đ tính toán lập kế hoch di chuyn.
- Urzelai, J. et al., 1997 [7]: dùng cảm biến siêu ơm đ định vị kết hp với b
điều khin m đ lập kế hoch di chuyn.
-Bemporad et al., 1997
[8]: định vị tọa đ ca Robot thông qua cảm biến siêu
ơm kết hp với cảm biến đo đ dịch chuyn đ tính toán lập kế hoch di chuyn.
-Yata et al., 1998 [9]: đa ra phng pháp bám tng bằng cách đo góc lệch
giữa Robot vƠ tng thông qua cảm biến siêu ơm đ tính toán lập kế hoch di
chuyn.
1.2 Mcătiêu,ăkháchăthăvƠăđiătngănghiênăcu.
Mc tiêu ca luận văn lƠ thiết kế, kim chng vƠ ng dng đc b điều khin phi
tuyến cho Robot hƠn tự đng, b điều khin nƠy phải đảm bảo các tiêu chuẩn hƠn
sau: khi đng cong cần hƠn thay đổi thì b điều khin phải giữ sao cho mỏ hƠn
luôn di chuyn với vận tốc không đổi đồng thi luôn vuông góc vƠ cách đều đng
cong này.
Đối tng tập trung nghiên cu ca luận văn lƠ b điều khin cho Robot hàn tự
đng theo thuật toán bám tng.
1.3ăNhimăvăcaăđătƠiăvƠăphmăviănghiênăcu.
Đăthcăhinămcătiêuătrên,ălunăvĕnănƠyătpătrungăvƠoăcácăvấnăđăsau:
- Nghiên cu b điều khin Robot.
- Mô phỏng đ kim tra đ tin cậy ca b điều khin.
- Thiết kế vƠ chế to đế di chuyn ( mobile platform ).
- Thiết kế vƠ chế to cảm biến tiếp xúc đ đo khoảng cách vƠ góc lệch giữa
Robotvớimặt cong đng.
Chngă1
TNGăQUAN

TRANG
13

- Thiết kế vƠ thực hiện mch điều khin Robot.
- Lập trình cho Robot theo thuật toán ca b điều khin đƣ thiết kế.
- Kim tra li kết quả đt đc qua hot đng thực tế ca Robot.
- Nhận xét kết quả vƠ kết luận.
Giiă hnă caă đă tƠi:ă Robot chỉ đc thiết kế đ hƠn đng tiếp xúc giữa 2 đối
tng hƠn thỏa mƣn các điều kiện sau:
- Hai đối tng nƠy phải đc đặt vuông góc với nhau.
- Đối tng đặt theo phng đng phải có dng mặt cong trn vƠ có bán
kính cong ca đon bất kỳ không bé hn khoảng cách từ tâm Robot đến
mặt cong này.
- Đối tng đặt theo phng ngang phải có dng lƠ mt mặt phẳng.
1.4Phngăpháp nghiênăcu.
Sử dng các kiến thc về hình học, lng giáckết hp với định lý ổn định
th 2 ca Lyapunov đ tìm ra phng trình toán th hiện mối quan hệ giữa các yếu
tố sai số ngõ vƠo( sai số về khoảng cách vƠ sai số về góc lệch) với vận tốc 2 bánh xe
 ngõ ra nhằm điều khin Robot di chuyn sao cho các sai số trên luôn hi t về 0.
Sử dng kết quả mô phỏng kết hp vớikết quả thực nghiệm trên Robot hàn
đ kim chng đ tin cậy ca b điều khin đc thiết kế.





CHNGă2
LụăTHUYT

TRANG
14


Chngă2
LụăTHUYT

2.1 LýăthuytăvăphầnăcngăRobot.
2.1.1Cácăloiăđădiăchuyn:ăDựa vƠo cách thc di chuyn có th chia ra lƠm 2 loi:
loi di chuyn bằng chơn (leg) vƠ loi di chuyn bằng bánh (wheeled). Loi di
chuyn bằng bánh có th lƠ bánh xe hoặc bánh xích.
2.1.1.1 RobotthƠnhdichuynbằngchơn(Legged
Robot)
uđim lớnnhấtcaloiRobot này làcóththíchnghi vàdi chuyn
trêncácđịahìnhgồghề.Hnnữachúngcòncóthđiqua nhữngvậtcảnnhhố,vếtntsơu.
NhcđimchínhcaRobotloinàychínhlàchếtoquá
phctp.ChơnRobotlàkếtcấunhiềubậctựdo,đơylànguyên
nhơnlƠmtăngtrọnglngcaRobotđồngthigiảm tốcđdi
chuyn.Cáckỹnăngnhcầm, nắmhaynơngtảicũnglànguyên nhânlàm giảm
đcngvữngcaRobot. Robotloinày cànglinh hotthìchiphíchếtocƠngcao.
Robottựhànhdichuynbằngchơnđcmô phỏngtheocác
loƠiđngvậtvìthếmàchúngcóloi1chơn,loi2,4,6 chânvàcó thnhiềuhn.Ví d mt
số loi Robot di chuyn bằng chơn( hình 2.1).


Hình 2.1Robot di chuyn bằng chơn
2.1.1.2 RobotthƠnhdichuynbằngbánh (
WheeledRobot
)

CHNGă2
LụăTHUYT


TRANG
15


BánhxelƠccấuchuynđngđc sửdngrngrãinhất trongcôngnghệ
Robottựhành.Vấnđềcơnbằngthng không
phảilƠvấnđềđcchúýnhiềutrongRobotdichuyn bằngbánh.
Babánhlàkếtcấucókhảnăngduytrìcânbằngnhất,tuynhiênkết
cấu2bánhcũngcóthcơnbằngđc. KhiRobotcósốbánhnhiều hn3thìthôngthng
ngitaphảithiếtkếhệthốngtreođduy trìsựtiếpxúccatất
cảcácbánhxevớimặtđất.VấnđềcaRobot loinàylàvềlựckéo,đổnđịnh
vàkhảnăngđiềukhinchuyn đng.v.v. Dới đơylƠ các loibánhxecbảnđc
sửdngtrongRobottựhƠnh:
+Bánhxetiêuchuẩn:2bậctựdo,cóthquayquanhtrc bánhxevƠđimtiếpxúc.
+ Bánhlái: 2bậctựdo,cóthquayxungquanhkhớplái.
+BánhSwedish:3bậctựdo,cóthquayđôngthixungquanhtrcbánhxe,trclănvƠ
đimtiếpxúc.

Kýhiucácloibánhxe


Bánhđahớngkhôngtruyềnđng.

BánhtruyềnđngSwedish(đahớng).

Bánhquaytựdotiêuchuẩn.

Bánhtruyềnđngtiêuchuẩn.


Bánhvừatruyềnđngvừalàbánhlái.

Hình2.2 Ký hiệu ca các loi bánh xe

Hình 2.3Robot di chuyn bằng bánh
SđồbánhxecaRobottựhƠnh2bánh,3bánh,4bánhvƠ6bánhđcliệt kêtrongbảng2.1
CHNGă2
LụăTHUYT


TRANG
16


Bngă2.1Các cách bố trí bánh xe ca Robot
Sbánh
Spxp
Miêu
t



2

Mt bánh lái phía trớc, mtbánhphíasau.



Haibánhtruyềnđngvớitrọng
tơmbêndớitrcbánhxe.








3







Haibánhtruyềnđnggiữavà
cóđimth3tiếpxúc.


Haibánhtruyềnđngđclậpphía sau và mt
bánh lái  phía trớc.

Haibánhtruyềnđngđc nối
vớitrcphíasau,mt bánhlái phíatrớc.


Haibánhquay tựdophíasau, bánhtrớc
vừalƠbánhtruyềnđng vừalàbánhlái.



3bánhSwediskđc đặtcác đỉnhcamt
tamgiácđều,kếtcấu
nàychophépRobotdichuyntheođa hớng.




2bánhchđngphíasau,hai
bánhláiphíatrớc.
CHNGă2
LụăTHUYT


TRANG
17

4














Haibánhphíatrớcvừalàbánh lái
vừalàbánhchđng


Cả 4 bánh đều lƠ bánh truyền đngvàlái.


Haibánhtruyền đngđclập phíasau,2bánhlái
đahớng phíatrớc.


Bốnbánhđahớng

Haibánhchuynđngvisaivà
thêm2đimtiếpxúc


4bánhvừalƠtruyềnđngvừalƠ bánhlái





Hai bánh truyền đng  giữa,
thêm4bánhđahớngxungquanh
6


Hai bánh truyền đng vi sai 
giữa,bốnbánhđahớng4góc.